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1. (WO2015170805) ROTOR À FONCTION DE FILTRATION DE FLUX ET MOTEUR SYNCHRONE COMPRENANT CELUI-CI
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

15   16  

과제 해결 수단

17   18   19   20   21   22   23   24  

발명의 효과

25   26   27  

도면의 간단한 설명

28   29  

발명의 실시를 위한 형태

30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8  

도면

1   2  

명세서

발명의 명칭 : 플럭스 필터링 기능을 갖는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터

기술분야

[1]
본 발명은 동기형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자에 설치되는 영구자석의 감자를 억제하고 이를 통하여 모터의 효율 저하를 억제할 수 있는 플럭스 필터링 기능을 갖는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터에 관한 것이다.

배경기술

[2]
통상적으로 모터(motor, 또는 전동기)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 발생시키는 장치로서, 가정용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다. 이러한 모터는 크게 교류 모터(AC motor)와 직류 모터(DC motor)로 구분할 수 있다.
[3]
직류 모터는 직류 전원으로 운전되며, 입력 전압에 변화를 주어 원하는 출력을 얻는 모터로서, 속도의 조절이 비교적 쉬워 전차, 엘리베이터 등의 구동에 사용되고 있다. 직류 모터는 브러시 직류 모터(brush DC motor)와 브러시리스 직류 모터(brushless DC motor)로 구분할 수 있다. 브러시리스 직류 모터는 브러시 직류 모터에 비해 브러시와 정류자라는 기계적 접촉부가 없다는 특징을 가지고 있으며, 이에 따라 기기의 고성능화, 경박단소화, 장수명화 등을 달성할 수 있다. 또한 브러시리스 직류 모터는 고정자에 코일이 감겨 있고, 회전자에 영구자석이 매입된 구조를 갖는다. 이러한 브러시리스 직류 모터는 반도체 기술 및 부품이나 재료의 발전에 따라 다양한 기기에 많이 사용되고 있다.
[4]
교류 모터는 교류 전원으로 운전되며, 생활 주변에서 가장 널리 사용되는 모터의 일종이다. 교류 모터는 기본적으로 외부의 고정자(stator)와, 내부의 회전자(rotor)로 구성되며, 교류 전류가 고정자 권선에 공급되면 전자기유도에 의해 전기장이 변환하고, 회전자에서 회전하는 전기장에 의해 유도 전류가 생기고 토크에 의해 회전자에 있는 회전축에서 회전력이 발생하는 모터이다.
[5]
이러한 교류 모터는 크게 단상식과 삼상식으로 구분하며, 다시 회전자의 유형에 따라 유도모터, 동기모터, 정류자모터로 구분할 수 있다.
[6]
LSPM(Line Start Permanent Magnet) 모터(또는 '단상 유도동기모터'라고도 함)와 같은 동기형 모터(synchronous motor)는 단상 유도모터와 동기모터의 장점만을 적용한 교류 모터의 일종이다.
[7]
이와 같은 동기형 모터는 회전자의 도체바에 유기되는 전압에 의하여 생성되는 2차 전류와, 고정자의 권선에 의하여 발생되는 자속의 상호작용에 의하여 발생되는 토오크에 의해 회전자가 회전을 시작하고, 기동되어 정격 운전시에는 회전자에 설치된 영구자석의 자속과 고정자에서 발생되는 자속의 상호 동기화되어 고정자의 회전자계의 속도로써 운전하는 모터이다. 즉 고정자의 코일에 전류가 인가되면, 고정자의 구조로 인해 발생되는 회전 자속과 회전자의 도체바에서 발생되는 유도 전류와의 상호 작용에 의해 회전자가 회전하게 된다. 그리고 회전가가 동기 속도에 이르게 되면 영구자석에 의한 토오크와 회전자의 구조에 기인한 릴럭턴스 토오크(reluctance torque)가 발생하여 회전자가 회전한다.
[8]
이러한 LSPM 모터의 회전자는 원통형의 회전자 철심과, 회전자 철심의 가장자리 둘레에 복수의 도체바가 삽입되어 있고, 도체바 안쪽에 복수의 영구자석이 삽입되어 설치된 구조를 갖는다.
[9]
이와 같은 구조의 LSPM 모터는 고성능의 영구자석이 적용됨에 따라 고효율 운전이 가능하지만, 초기 기동 시 인가되는 초기 기동 전류로 인한 영구자석의 감자가 발생되는 문제점을 안고 있다. 즉 LSPM 모터의 초기 기동 시 코일에서 발생되는 비동기 자속(AC 성분)에 의해 영구자석의 감자가 발생된다.
[10]
또한 탈조 시에도 영구자석의 감자가 발생한다.
[11]
이러한 영구자석의 감자가 진행될수록, 모터의 효율이 저하되는 문제점을 안고 있다.
[12]
[선행기술문헌]
[13]
[특허문헌]
[14]
한국공개특허공보 제2007-0100995호(2007.10.16.)

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[15]
따라서 본 발명의 목적은 회전자에 설치되는 영구자석의 감자를 억제하고 이를 통하여 모터의 효율 저하를 억제할 수 있는 플럭스 필터링 기능을 갖는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터를 제공하는 데 있다.
[16]
본 발명의 다른 목적은 회전자와 동기되지 않은 비동기 자속 성분이 영구자석에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있는 플럭스 필터링 기능을 갖는 회전자 및 그를 포함하는 동기형 모터를 제공하는 데 있다.

과제 해결 수단

[17]
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 동기형 모터의 회전자로서, 회전자 철심, 복수의 영구자석 및 복수의 도체바를 포함하는 동기형 모터의 회전자를 제공한다. 상기 회전자 철심은 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 외측면 사이의 영역에 균일하게 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있다. 상기 복수의 영구자석은 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성한다. 그리고 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치된다.
[18]
본 발명에 따른 동기형 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 도체바 삽입구멍은 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 형성된 복수의 제1 도체바 삽입구멍과, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍 사이의 영역에 균일하게 형성된 복수의 제2 도체바 삽입구멍을 포함한다. 이때 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제1 도체바와, 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제2 도체바를 포함한다.
[19]
본 발명에 따른 동기형 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍은 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 각각 복수 개씩 배열될 수 있다.
[20]
본 발명에 따른 동기형 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 이웃하는 원주 상에 배열된 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍은 각각 이웃하는 제1 도체바 삽입구멍 사이에 위치하게 형성될 수 있다.
[21]
본 발명에 따른 동기형 모터의 회전자에 있어서, 서로 이웃하는 원주 상에 위치하는 제2 도체바 삽입구멍들은 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 각도에 형성되어 서로 어긋나게 위치할 수 있다.
[22]
본 발명은 또한 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 동기형 모터의 회전자로서, 회전자 철심, 복수의 영구자석 및 복수의 도체바를 포함하는 동기형 모터의 회전자를 제공한다. 상기 회전자 철심은 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 외측면 사이의 영역에 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 균일하게 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있다. 상기 복수의 영구자석은 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성한다. 그리고 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치된다.
[23]
본 발명에 따른 동기형 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 도체바 삽입구멍은 상기 회전자 철심의 외측면에 근접하며 가장 큰 반경을 갖는 제1 원주 상에 균일하게 형성된 복수의 제1 도체바 삽입구멍과, 상기 제1 원주 보다 작은 반경을 갖는 적어도 하나의 제2 원주 상에 균일하게 형성된 복수의 제2 도체바 삽입구멍을 포함한다. 이때 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제1 도체바와, 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제2 도체바를 포함한다.
[24]
그리고 본 발명은 전술한 회전자와, 중심 부분에서 상기 회전자가 삽입 설치되는 회전자 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선된 고정자를 포함하는 동기형 모터를 제공한다.

발명의 효과

[25]
본 발명에 따르면, 회전자의 영구자석과 코일 사이에 여러 겹으로 설치된 다수의 도체바가 영구자석에서 발생하는 DC 성분의 자속 성분은 통과시키고, 코일에서 발생되는 회전자와 동기되지 않은 비동기 자속 성분은 필터링함으로써, 비동기 자속 성분에 의한 영구자석의 감자 현상을 억제할 수 있다.
[26]
특히 동기형 모터의 초기 기동 시 또는 탈조 시 발생하는 비동기 자속 성분을 다수의 도체바가 필터링함으로써, 영구자석의 감지 현상을 억제할 수 있다.
[27]
그리고 영구자석의 감지 현상을 억제함으로써, 동기형 모터의 효율 저하를 억제할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[28]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플럭스 필터링 기능을 갖는 동기형 모터의 회전자를 보여주는 평면도이다.
[29]
도 2는 도 1의 회전자를 포함하는 동기형 모터를 보여주는 평면도이다.

발명의 실시를 위한 형태

[30]
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
[31]
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[32]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
[33]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플럭스 필터링 기능을 갖는 동기형 모터의 회전자를 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 회전자를 포함하는 동기형 모터를 보여주는 평면도이다.
[34]
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동기형 모터(100)는 회전자(20)와, 회전자(20)가 회전 가능하게 삽입 설치되는 고정자(10)를 포함한다. 고정자(10)는 중심 부분에 회전자 삽입구멍(18)이 형성되어 있으며, 회전자 삽입구멍(18)의 내주면에 코일(16)이 권선되어 있다. 그리고 회전자(20)는 고정자(10)의 회전자 삽입구멍(18)에 삽입되어 회전 가능하게 설치된다.
[35]
고정자(10)는 회전자 삽입구멍(18)이 형성된 고정자 철심(11)과, 고정자 철심(11)의 회전자 삽입구멍(18)의 내주면을 따라서 권선된 코일(16)을 포함한다. 이때 회전자 삽입구멍(18)의 내경은 회전자(20)의 외경보다는 크게 형성되며, 회전자 삽입구멍(18)의 내경과 회전자(20)의 외경의 차이가 공극을 형성한다.
[36]
고정자 철심(11)은 동일한 형상의 고정자 철판(12) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 고정자 철심(11)은 내측에 회전자(20)가 삽입되어 위치할 수 있는 회전자 삽입구멍(18)이 형성되어 있다. 고정자 철심(11)은 내주면을 따라서 일정 간격으로 복수의 투스(14)가 형성되어 있다. 복수의 투스(14)는 고정자 철심(11)의 내주면에서 고정자 철심(11)의 중심축을 향하여 돌출되며, 회전자 삽입구멍(18)에 삽입되어 설치되는 회전자(20)의 외주면에 근접하게 배치된다. 이때 고정자 철판(12)으로는 규소 철판이 사용될 수 있다. 고정자 철심(11)의 안쪽의 투스(14)의 끝단이 형성하는 가상면 안쪽이 회전자 삽입구멍(18)을 형성한다.
[37]
그리고 코일(16)은 복수의 투스(14)에 각각 권선됨으로써, 교류 전원이 인가되면 고정자(10)의 구조로 인해 회전 자속을 발생시킨다.
[38]
한편 도시하진 않았지만, 회전축(30)은 동기형 모터(100)의 케이스를 이루는 케이싱(casing)이나 쉘(shell)에 베어링을 매개로 회전 가능하게 설치된다.
[39]
회전자(20)는 고정자(10)의 회전자 삽입구멍(18)에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 동기형 모터(100)의 회전자로서, 회전자 철심(21)과, 회전자 철심(21)에 매입된 복수의 영구자석(22), 및 복수의 도체바(23)를 포함한다. 회전자 철심(21)은 중심 부분에 회전축(30)이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍(25)이 형성되어 있고, 회전축 삽입구멍(25)의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍(26)이 형성되어 있고, 복수의 영구자석 삽입구멍(25)의 외측에 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 형성되어 있다. 복수의 영구자석(22)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)에 각각 삽입되어 N극과 S극을 형성한다. 그리고 복수의 도체바(23)는 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 각각 삽입되어 설치된다. 이때 복수의 도체바(23)는 회전자 철심(21)의 가장자리 둘레를 포함하여 회전자 철심(21)의 안쪽 영역에도 균일하게 삽입되어 설치된다.
[40]
이와 같이 도체바(23)를 형성하는 이유는, 동기형 모터(100)의 초기 기동 시 또는 탈조 시 발생하는 코일(16)에서 발생되는 비동기 자속 성분을 필터링하여 영구자석(22)의 감자 현상을 억제하기 위해서이다. 본 실시예에 따르면, 비동기 자속 성분에 해당하는 플럭스를 필터링하는 기능을 갖는 회전자(20)를 제공한다.
[41]
즉 회전자(20)의 영구자석(22)과 고정자(10)의 코일(16) 사이에 여러 겹으로 설치된 다수의 도체바(23)가 영구자석(22)에서 발생하는 DC 성분의 자속 성분은 통과시키고, 코일(16)에서 발생되는 회전자(20)와 동기되지 않은 비동기 자속 성분은 필터링함으로써, 비동기 자속 성분에 의한 영구자석(22)의 감자 현상을 억제할 수 있다. 특히 동기형 모터(100)의 초기 기동 시 또는 탈조 시 코일(16)에서 발생하는 비동기 자속 성분을 다수의 도체바(23)가 필터링함으로써, 영구자석(22)의 감지 현상을 억제할 수 있다.
[42]
그리고 영구자석(22)의 감지 현상을 억제함으로써, 동기형 모터(100)의 효율 저하를 억제할 수 있다.
[43]
이와 같은 본 실시예에 따른 회전자(20)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[44]
전술된 바와 같이 회전자(20)는 회전자 철심(21), 복수의 영구자석(22) 및 복수의 도체바(23)를 포함한다.
[45]
회전자 철심(21)은 동일한 형상의 회전자 철판(24) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성한다. 회전자 철심(21)은 중심 부분에 회전축(30)이 삽입되는 회전축 삽입구멍(25)이 형성되어 있다. 회전자 철심(21)은 회전축 삽입구멍(25)의 외곽에 복수의 영구자석 삽입구멍(26)이 형성되어 있다. 그리고 회전자 철심(21)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)의 외측에 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 형성되어 있다.
[46]
이때 회전자 철판(24)으로는 규소 강판이 사용될 수 있다. 회전축 삽입구멍(25) 및 영구자석 삽입구멍(26)은 회전자 철심(21)의 상부면에 대해서 수직 방향으로 형성될 수 있다.
[47]
본 실시예에서는 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 외곽에 회전축 삽입구멍(25)의 축 방향에 대해서 단면이 사각인 영구자석(22)이 설치되는 8개의 영구자석 삽입구멍(26)이 회전자 철심(21)에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 이때 8개의 영구자석 삽입구멍(26)은 2개씩 쌍으로 V자형으로 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 4군데 형성될 수 있다. V자형으로 배치된 회전축 삽입구멍(25) 사이의 각도는 둔각이고, 이웃하는 V자형으로 배치된 회전축 삽입구멍(25)과의 사이각은 예각일 수 있다.
[48]
복수의 영구자석(22)은 각각 회전자 철심(21)의 복수의 영구자석 삽입구멍(26)에 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 혀엉한다. 이때 복수의 영구자석(22)은 코일(16)에서 발생되는 자속과의 상호작용에 의해 토오크를 발생시킨다. 영구자석(22)으로는 희토류 자석이 사용될 수 있다.
[49]
복수의 도체바 삽입구멍(27)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)과 회전자 철심(21)의 외측면 사이의 영역에 균일하게 형성된다.
[50]
그리고 복수의 도체바(23)는 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 각각 삽입되어 설치된다. 복수의 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)에 다이캐스팅 방법으로 설치될 수 있다. 도체바(23)는 일반적으로 전기전도성이 우수하고 다이캐스팅이 가능한 알루미늄(Al) 소재를 사용할 수 있다. 다이캐스팅으로 형성되는 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)의 형상에 대응되는 형태로 형성된다.
[51]
이때 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 영구자석 삽입구멍(26)이 형성된 방향 즉, 회전자 철심(21)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 원형 또는 타원형 형태를 가지며, 회전자 철심(21)에 배치되어 있다. 도체바 삽입구멍(27)은 영구자석(22)을 향하여 원형 또는 슬롯(slot)으로 형성될 수 있다.
[52]
이러한 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)과 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)을 포함한다. 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)은 회전자 철심(21)의 가장자리 둘레에 형성된다. 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)과 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a) 사이의 영역에 균일하게 형성된다.
[53]
이러한 복수의 도체바(23)는 복수의 제1 도체바(23a)와 복수의 제2 도체바(23b)를 포함한다. 복수의 제1 도체바(23a)는 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)에 각각 삽입되어 설치된다. 복수의 제2 도체바(23b)는 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)에 각각 삽입되어 설치된다.
[54]
복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)는 서로 일정 간격을 갖도록 형성할 수도 있고, 서로 다른 간격을 갖도록 형성할 수도 있다.
[55]
복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)은 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 각각 복수 개가 배열될 수 있다. 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)에 이웃하는 원주 상에 배열된 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)은 각각 이웃하는 제1 도체바 삽입구멍(27a) 사이에 위치하게 형성된다. 그리고 서로 이웃하는 원주 상에 위치하는 제2 도체바 삽입구멍(27b)들은 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 서로 다른 각도에 형성되어 서로 어긋나게 위치할 수 있다. 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b) 각각에 제2 도체바(23)가 형성된다.
[56]
예컨대 영구자석(22)이 V자형으로 회전자 철심(21)에 설치되는 경우, V자형의 영구자석(22)과 회전자 철심(21)의 외측면 사이의 영역에 복수의 도체바(23)가 형성된다. 물론 V자형으로 배치된 영구자석(22)은 골 부분이 회전축(30)을 향하게 설치되며, 해당 골 부분의 영역 안쪽에 제2 도체바(23b)가 형성된다.
[57]
이와 같이 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)을 회전자 철심(21)에 형성하는 이유는, 영구자석(22)을 감자시키는 비동기 자속 성분을 필터링하기 위해서이다. 즉 비동기 자속 성분은 일차적으로 복수의 제1 도체바(23a)에 의해 필터링 되지만, 일부는 복수의 제1 도체바(23a) 사이의 영역을 통해서 영구자석(22)이 있는 쪽으로 들어오게 된다. 이러한 비동기 자속 성분은 제1 도체바 삽입구멍(27a) 사이에 위치하는 복수의 제2 도체바(23b)에 의해 필터링 된다. 이러한 복수의 제2 도체바(23b)를 서로 어긋나게 지그재그로 형성함으로써, 비동기 자속 성분이 영구자석(22)에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다.
[58]
이와 같이 본 실시예에서는 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 복수의 영구자석 삽입구멍(26)과 회전자 철심(21)의 외측면 사이의 영역에 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 균일하게 형성된 예를 개시하였다. 즉 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a)은 회전자 철심(21)의 외측면에 근접하며, 가장 큰 반경을 갖는 제1 원주 상에 균일하게 형성된다. 그리고 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27b)은 제1 원주 보다 작은 반경을 갖는 적어도 하나의 제2 원주 상에 균일하게 형성된다. 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 특정 도체바 삽입구멍(27)을 지나가게 가상의 직선(이하 '가상선'이라 함)을 그었을 때, 특정 도체바 삽입구멍(27)을 중심으로 이웃하는 원주 상에 위치하는 도체바 삽입구멍(27)은 해당 가상선 상에 위치하지 않게 배치된다.
[59]
본 실시예에서는 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 복수의 영구자석 삽입구멍(26)과 외측면 사이의 영역에 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 균일하게 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제2 도체바 삽입구멍(27)는 랜덤하게 복수의 영구자석 삽입구멍(26)과 복수의 제1 도체바 삽입구멍(27a) 사이에 형성될 수 있다.
[60]
이와 같이 본 실시예에 따른 동기형 모터(100)는 복수의 제1 도체바(23a)와 복수의 제2 도체바(23b)를 구비하기 때문에, 동기 회전 시에는 고정자 철심(11)에서 발생된 회전자계(Rotation Magnetic Field)는 회전자(20)가 회전하는 속도와 동일하게 이동하므로, 영구자석(22)에서 발생하는 DC 성분의 자속은 도체바(23)를 그대로 통과한다. 하지만 동기형 모터(100)의 초기 기동 시 또는 탈조 시 발생하는 비동기 자속 성분은 복수의 도체바(23)에 의해 필터링 된다.
[61]
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

청구범위

[청구항 1]
고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 동기형 모터의 회전자로서, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 외측면 사이의 영역에 균일하게 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심; 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성하는 복수의 영구자석; 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 도체바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 복수의 도체바 삽입구멍은, 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 형성된 복수의 제1 도체바 삽입구멍; 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍 사이의 영역에 균일하게 형성된 복수의 제2 도체바 삽입구멍;을 포함하고, 상기 복수의 도체바는, 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제1 도체바; 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제2 도체바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍은 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 각각 복수 개씩 배열되는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 4]
제3항에 있어서, 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 이웃하는 원주 상에 배열된 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍은 각각 이웃하는 제1 도체바 삽입구멍 사이에 위치하게 형성되는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 5]
제3항에 있어서, 서로 이웃하는 원주 상에 위치하는 제2 도체바 삽입구멍들은 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 각도에 형성되어 서로 어긋나게 위치하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 6]
고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 동기형 모터의 회전자로서, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 외측면 사이의 영역에 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 다른 반경의 원주 상에 균일하게 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심; 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성하는 복수의 영구자석; 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 도체바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 복수의 도체바 삽입구멍은, 상기 회전자 철심의 외측면에 근접하며, 가장 큰 반경을 갖는 제1 원주 상에 균일하게 형성된 복수의 제1 도체바 삽입구멍; 상기 제1 원주 보다 작은 반경을 갖는 적어도 하나의 제2 원주 상에 균일하게 형성된 복수의 제2 도체바 삽입구멍;을 포함하고, 상기 복수의 도체바는, 상기 복수의 제1 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제1 도체바; 상기 복수의 제2 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 제2 도체바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터의 회전자.
[청구항 8]
회전자와; 중심 부분에서 상기 회전자가 삽입 설치되는 회전자 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선된 고정자;를 포함하며, 상기 회전자는, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍과 외측면 사이의 영역에 균일하게 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심; 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성하는 복수의 영구자석; 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 도체바; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기형 모터.

도면

[도1]

[도2]